申请日2013.08.20
公开(公告)日2015.09.02
IPC分类号C10L5/06; C10L5/04
摘要
本发明提供了一种利用污泥制备的型煤，其包括粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:2。所述型煤的制备工艺如下，将褐煤提质工艺的粉煤灰、煤粉和含水量为40-55wt%的污泥相混合得到预混料;向上述预混料中加入含水量为40-55wt%的污泥并混合均匀得到终混料;将上述终混料冲压成型即可。该种型煤的强度大，热值高，可作为理想的工业或民用燃料使用。
权利要求书
1.一种利用污泥制备的型煤，其原料包括，
粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:2，所述粉煤灰 为褐煤提质工艺得到的粉煤灰;
所述型煤的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将褐煤提质工艺的粉煤灰、煤粉和污泥相混合得到预混料;
(2)向上述预混料中加入污泥并混合均匀得到终混料;
(3)将上述终混料冲压成型即可。
2.根据权利要求1所述的型煤，其特征在于，所述污泥的含水量为40-55wt%。
3.根据权利要求1或2所述的型煤，其特征在于，所述污泥为城市污泥。
4.根据权利要求3所述的型煤，其特征在于，所述煤粉的粒度为0-2mm。
5.根据权利要求4所述的型煤，其特征在于，所述煤粉为褐煤煤粉。
6.根据权利要求4或5所述的型煤，其特征在于，所述煤粉的含水量为30wt%。
7.根据权利要求6所述的型煤，其特征在于，步骤(1)中，所述粉煤灰、煤粉 和污泥的重量比为3:1:1。
8.根据权利要求6所述的型煤，其特征在于，步骤(2)中，所述污泥的重量为 所述预混料重量的20%。
9.根据权利要求1、2、4、5、7或8所述的型煤，其特征在于，所述冲压成型的 压力为3-8MPa。
10.根据权利要求9所述的型煤，其特征在于，所述冲压成型的时间为5-10s。
说明书
一种利用污泥制备的型煤及其制备工艺
技术领域
本发明具体涉及一种利用污泥制备的型煤及其制备工艺，属于型煤技术领域。
背景技术
褐煤属产热效率低的煤种，其水分含量高、热值低、易风化和自燃;为了提高褐煤的产热 效率，一般需要在使用前对褐煤进行提质加工。
褐煤的提质加工主要是对褐煤进行直接或间接干燥，使之内部的游离水脱除、同时也对 褐煤内部的组成和结构进行调整的过程。由于褐煤容易风化崩解成褐煤粉末，因此褐煤粉末 在提质后会转变成大量粉煤灰。
粉煤灰是一种颗粒混合物，主要由未燃炭颗粒和不燃物颗粒组成。粉煤灰具有粒度小、 密度低、粘附性小和比表面积大的性质，对粉煤灰的处理一般需要通过收集器收集后堆放在 煤场，但是这样不仅占据大量空间，而且粉煤灰造成的扬尘容易污染环境。
型煤是采用适当的工艺和设备、用煤料颗粒加工成的具有一定形状、尺寸和理化性能的 燃料，具有粒度均匀、孔隙率大、反应活性高的优点。为了解决粉煤灰大量堆放造成的问题， 有研究者提出利用粉煤灰制备型煤，如中国专利文献CN101831335A公开了一种安全环保型 煤的制备工艺，其包括：1)称取50-65wt%的废焦粉和2-5wt%的矿渣混合粉碎磨细;2)称 取10-20wt%的粉煤灰、5-10wt%的无烟煤、2-5wt%的高热值废渣、5-9wt%的复合固化剂混合， 并将粉碎磨细的废焦粉和矿渣加入上述混合物中混合均匀;3)称取10-14wt%的水加入上述 混合均匀的混合料后陈化3-4h;4)将陈化后的混合料在成型机上成型即可制得安全环保型煤。 上述技术将粉煤灰转变为型煤燃料，有效利用了粉煤灰，避免了粉煤灰大量堆放和环境污染 的问题;但是，上述型煤中粉煤灰的含量很少，无法及时有效地利用褐煤提质工艺产生的大 量粉煤灰。
为了解决上述技术问题，中国专利文献CN1190117A公开了一种高效节能卫生煤，其包 括25-40wt%的原煤、50-55wt%的粉煤灰、7-17wt%的黄土、2wt%的铁炉渣、0.3wt%的磷铁、 0.3wt%的云母石、0.15wt%的氧化铁、0.15wt%的铝矾土以及0.1wt%的高锰酸钾。又如，中国 专利文献CN1061427A公开了一种防水型煤，其含有82-97wt%的粉煤灰和3-8wt%的水泥。 上述型煤中的粉煤灰含量很高，可以及时有效的利用褐煤提质工艺产生的大量粉煤灰，但是 由于粉煤灰颗粒粘附性小、可塑性差的性质，因此上述含有大量粉煤灰的型煤强度低、易粉 碎，不便于运输和使用;而且由于粉煤灰含有许多不燃物颗粒，制成的型煤热值低，市场价 值低，不利于推广应用。
污泥是污水处理过程中产生的副产物，其中含有大量有机物、一定纤维素和微生物，一 般认为污泥不具有利用价值，因此通常被丢弃掉。有研究者采用粉煤灰为添加剂制备出以污 泥为主要组分的型煤，如中国专利文献CN102517115A公开了一种利用污泥制燃煤的方法， 其包括：1)将污泥进行脱水处理;2)向脱水后的污泥中加入助燃剂和稳定剂进行混合，其 中所述助燃剂为煤粉，其添加量为脱水后污泥重量的20-30%;所述稳定剂为粉煤灰，其添加 量为脱水后污泥重量的8-15%;3)将混料后的污泥混合均匀;4)将混合均匀的物料进行成 型制作，之后进行干燥处理。
上述技术通过向污泥中添加煤粉和粉煤灰制作型煤使污泥得到了有效利用，既环保又经 济;但是，粉煤灰作为稳定剂少量加入仅仅是为了降低污泥含水量，使污泥达到一定的固化 效果，从而提高污泥的可燃性，而粉煤灰本身在制作型煤的整个过程中并没有发生变化，加 入的粉煤灰并不能提高污泥的燃烧热值，因而导致型煤的燃烧热值较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中含有大量粉煤灰的型煤强度低和热值低的问 题;进而提出一种可用大量粉煤灰原料制造的高强度、高热值型煤。
本发明同时所要解决的另一技术问题是现有技术中将粉煤灰作为稳定剂少量添加到污泥 中制作型煤，粉煤灰只起到吸附水的作用，对污泥热值的提高没有发挥作用，导致型煤的燃 烧热值很低，进而提出一种燃烧热值高的型煤。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用污泥制备的型煤，其原料包括，粉煤灰、 煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:2。
所述污泥的含水量为40-55wt%。
所述污泥为城市污泥。
所述粉煤灰为褐煤提质工艺得到的粉煤灰。
所述煤粉的粒度为0-2mm。
所述煤粉为褐煤煤粉。
所述煤粉的含水量为30wt%。
本发明同时还公开了上述型煤的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将褐煤提质工艺的粉煤灰、煤粉和污泥相混合得到预混料;
(2)向上述预混料中加入污泥并混合均匀得到终混料;
(3)将上述终混料冲压成型即可。
步骤(1)中，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:1。
步骤(2)中，所述污泥的重量为所述预混料重量的20%。
所述冲压成型的压力为3-8MPa。
所述冲压成型的时间为5-10s。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：
(1)本发明所述利用污泥制备的型煤，其原料包括，粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、 煤粉和污泥的重量比为3:1:2。
控制所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:2，褐煤提质工艺的粉煤灰含碳量高，具有 疏松多孔的结构，污泥中含有大量有机物，并且颗粒细小、呈胶状，煤粉为成型物提供了骨 料;混合制作型煤时，污泥能够进入粉煤灰的孔道中，并且在进入孔道后，污泥中的有机质 和粉煤灰中的碳质形成易燃成分，从而提高了粉煤灰的热值，得到成型性好、热值高的型煤; 避免了现有技术中粉煤灰作为稳定剂少量添加到污泥中制作型煤时，仅仅起到吸附水的作用， 对污泥热值的提高没有发挥作用，导致型煤的燃烧热值低的问题;并且，污泥的胶状特性使 型煤的各部分紧密的粘合在一起，能够得到高强度的型煤，避免了现有技术中含有粉煤灰的 型煤强度低和易粉碎的缺点。
(2)本发明所述的利用污泥制备型煤的工艺,将褐煤提质工艺的粉煤灰、煤粉和污泥相 混合得到预混料;向上述预混料中加入污泥并混合均匀得到终混料;将上述终混料冲压成型 即可得到型煤。通过分步添加污泥混合的过程，使所述粉煤灰、煤粉和污泥之间混合更加充 分，并且在冲压作用下，所述粉煤灰中的碳质和污泥中的有机质可形成易燃成分，提高了型 煤的热值;同时，在污泥的粘结作用下，通过冲压能够使型煤的强度更高。进一步，步骤(1) 中所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比为3:1:1，步骤(2)中所述污泥的重量为步骤(1)中所 述预混料重量的20%，通过进一步控制所述粉煤灰、煤粉和污泥之间的配比，在冲压作用下 所述粉煤灰的碳质和污泥中的有机质形成的易燃成分最多，进一步提高了型煤的热值。
(3)本发明所述的利用污泥制备型煤的工艺，成型时采用冲压成型技术，通过控制所述 冲压成型的压力为3-8MPa，所述冲压成型的时间为5-10s，通过冲压成型，不但能够提高型 煤的强度，还能够进一步提高型煤中易燃成分的含量，提高型煤的热值，而且采用冲压设备 生产型煤实现了生产规模的扩大。
(4)本发明所述的利用污泥制备型煤的工艺，所述粉煤灰为褐煤提质工艺中得到的粉煤 灰。由于褐煤提质工艺中收集的粉煤灰的温度一般在100-150℃，所以将其直接与粉煤灰、煤 粉混合形成的型煤不需要额外的干燥过程。进一步，所述煤粉可以为褐煤煤粉，所述褐煤煤 粉的含水量一般在30wt%左右，由于在制备型煤的过程中使用了上述褐煤提质工艺中直接收 集的粉煤灰，所以含有少量水的褐煤煤粉可以直接使用，不必进行干燥。综上所述，本发明 所述的利用污泥制备型煤的工艺简化了生产过程，提高了生产效率。
具体实施方式
实施例1
(1)将120t褐煤提质得到的粉煤灰、40t粒径为0.5mm以及含水量为5wt%的无烟煤煤粉和 40t含水量为40wt%的污泥混合均匀得到预混料;
(2)以预混料的质量计，向上述预混料中加入40t含水量为40wt%的污泥混合均匀得终混料;
(3)将上述终混料在3Mpa的冲压压力下冲压5s，得到型煤A。
实施例2
(1)将120t褐煤提质得到的粉煤灰、40t粒径为1mm以及含水量为6.3wt%的烟煤煤粉和40t 含水量为45wt%的污泥放入混合机中混合均匀得到预混料;
(2)以预混料的质量计，向上述预混料中加入40t含水量为40wt%的污泥在混合机中混合均 匀得终混料;
(3)将上述终混料加入到冲压成型机中成型即得到型煤B，成型条件为：压力为5Mpa，时 间为8s。
实施例3
(1)将120t褐煤提质得到的粉煤灰、40t粒径为1.5mm以及含水量为30wt%的褐煤煤粉和 40t含水量为50wt%的污泥放入混合机中混合均匀得到预混料;
(2)以预混料的质量计，向上述预混料中加入40t含水量为55wt%的污泥在混合机中混合均 匀得终混料;
(3)将上述终混料加入到冲压成型机中成型即得到型煤C，成型条件为：压力为6Mpa，时 间为10s。
实施例4
(1)将120t褐煤提质得到的粉煤灰、40t粒径为2mm以及含水量为40wt%的褐煤煤粉和40t 含水量为55wt%的污泥放入混合机中混合均匀得到预混料;
(2)以预混料的质量计，向上述预混料中加入40t含水量为50wt%的污泥在混合机中混合均 匀得终混料;
(3)将上述终混料加入到冲压成型机中成型即得到型煤D，成型条件为：压力为8Mpa，时 间为6s。